| 研究課題/領域番号 |
23K22750
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01479 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 崇城大学 |
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研究代表者 |
西嶋 仁浩 崇城大学, 情報学部, 准教授 (50363544)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2024年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 太陽光発電 / MPPT制御 / DC-DCコンバータ / フレキシブルコイル / 発電量予測 / 分散発電 / フレキシブル電源 / 車載太陽電池 / 最大電力制御 / PV発電 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、自動車のボディーに取り付けられた太陽電池（以下、車載PV）から最大限にエネルギーを引き出すことである。車載PVでは、建物や街路樹によって走行中に生じる部分影や泥汚れによりPVパネル全体の発電量が低下する。そこで、小分割したPVパネルごとにシール形のフレキシブル電源を貼り付けて自律的に分散発電させ、超高速な追従制御により最大電力を得る手法を適用する。また、発電量の予測や発電に最適な走行ルートを提案できるように、ある走行ルートにおいて車載PVで得られる発電量を予測できるツールを開発する。
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| 研究実績の概要 |
シール型電源と自律分散発電システムの試作、発電量予測ツールの開発という課題に対し、（課題1）フレキシブルコイル、極小コンデンサを用いたシール型電源の開発。（課題2）自律分散発電システムの開発、（課題3）分散発電システムの電力損失も含めた発電量予測ツールの開発を実施した。その結果、新たに開発したフレキシブルコイルを実装して試作したコンバータは、2MHzで動作し、48V/2A(100W）の出力に対して、95%以上の効率が得られた。これは、従来の曲げることができないコイルと同等の効率であり、有効性が確認された。また、フレキシブル電源の制御回路の設計を行い、既存の電源にこの制御回路を実装することによって、太陽電池から最大電力を高速に取り出すことに成功した。日射量測定装置については、直接光と散乱光を分離して精度よく測定する手法を考案し、3Dプリンターなどを用いて分離測定する装置を作製している段階にある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
新しい太陽光発電システムの最大電力制御方式を既存の電源に実装し、その有効性は確認できたので、新方式に適した電源制御ICを選別し、電源回路シミュレータを用いて解析を行っている最中である。今後、フレキシブル基板を外注し、フレキシブル電源の試作を行う。自律分散j発電システムについては、試作機がほぼ完成し、車のボディーに貼り付けられる太陽電池に接続して動作確認も行った。発電量予測ツールについては、計画していた内容よりステップアップさせ、直接光と散乱光を分離して精度よく測定する検討まで進めることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
シミュレータによって既存の電源制御ICを用いて新しい最大電力手法の動作が確認でき次第、フレキシブル基板を設計して外注に出すとともに、フレキシブル基板に部品を実装してフレキシブル電源の試作と評価を実施する。また、車のボディーに太陽電池パネルと考案した分散発電システムの試作機、および、バッテリーを搭載し、走行中の発電量測定を実施する予定である。引き続き走行中の日射量データを収集するとともに、発電量予測ツールと紐づけることで予測精度の評価を実施する。
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